追星星的人——山东青年团队破译五种宇宙元素“身世之谜”

　　这是一个关于“打捞”的故事。

　　在距离地球约400公里的国际空间站上，阿尔法磁谱仪(AMS)正以每秒约千次的速度捕捉穿越宇宙的粒子，这些粒子携带着宇宙诞生、天体演化与物质起源的秘密，在太空中飞驰数十亿年，最终撞进探测器的“网兜”。

　　在济南经十东路一间恒温恒湿的机房里，一排排服务器日夜低鸣，存储着来自太空的超过2500亿条宇宙线数据，这是人类从宇宙中打捞上来的全部“漂流瓶”。一群平均年龄不足35岁的中国年轻人，花了六年时间，从中精准筛选出100万个目标原子核：磷、氯、氩、钾、钙。2026年6月17日，他们向全球公布了这些元素的完整能谱，第一次让人类看清了这五种宇宙元素的“真面目”。

　　领头的年轻人叫许伟伟，38岁，山东高等技术研究院(以下简称“山东高研院”)粒子物理研究中心主任。

　　●七支队伍六年竞速，山东何以领跑

　　许伟伟说话不紧不慢，偶尔停顿下来，像是在心里重新核对一组关键参数。他极少使用夸张修饰，即便谈及那次震动全球物理学界的成果发布，也只是平实地说了句：“付出努力，结果在预料之中。”

　　但这项成果远非“预料之中”那般轻描淡写。

　　磷、氯、氩、钾、钙——这五种元素在宇宙中丰度极低，信号微弱。过去数十年，全球科学界对它们的起源认知一片模糊：它们诞生于恒星内部的核聚变“熔炉”，还是重原子核在星际空间撞碎后的“碎片”?二者各占多少?没人能给出高精度答案。

　　难点在哪?许伟伟用一个比喻拆解：

　　“好比一池子海洋球，绿球、蓝球上亿，偶尔混杂几颗红球。我们要精准挑出红球，还要区分它本身就是红球，还是绿球撞碎后伪装成的红球。”

　　在宇宙中，铁、氧等重原子核穿过AMS探测器材料时会碎裂，一个铁核碎裂后可能生成氯、氩等信号，大量干扰完全掩盖目标数据。这就是困扰学界数十年的“原子核碎裂干扰”。

　　2026年6月17日晚，诺贝尔物理学奖得主、著名实验物理学家丁肇中教授主持的AMS合作组正式发布成果。全球七支顶尖团队同步攻关——麻省理工学院、意大利国家核物理研究院、中国科学院高能物理所……每两个月一次全球进度会，是一场没有硝烟的竞速赛。

　　而这场竞速，山东团队从起跑线就开始领跑。国内团队在国际大科学工程中“跟跑”是常态，“并跑”已属不易，而山东团队在核心数据分析环节实现了“领跑”。丁肇中教授在成果发布时专门点名表彰中国两支核心贡献团队，山东团队位列其中。

　　国外团队普遍依靠数值模拟估算碎裂概率，误差难以控制。山东团队独辟蹊径：依托AMS全球数据中心多维度探测数据，创新双重校正算法，直接实测碎裂概率，同时更换筛选条件反复核验。

　　结果，测量误差从传统实验的50%压缩至百分之几，精度提升十余倍。更关键的是速度：国外团队更换一套条件、完整重算需一个月，济南团队仅需一周。六年里，山东团队在每次全球进度汇报中始终保持领先，率先完成完整分析。

　　此次五种元素测量，他们得出两大颠覆性结论，直接改写沿用多年的宇宙线理论框架——

　　其一，五种元素同时包含“初级”(恒星原生)和“次级”(碰撞碎片)两类成分，原子序数为偶数的氩、钙，恒星原生占比远高于奇数原子序数的磷、氯、钾;

　　其二，AMS已完整测量的20种宇宙原子核，全部能通过两类初级、两类次级成分按不同比例混合完整描述。而此前学界普遍默认初级、次级宇宙线各自仅存在单一能谱。

　　氢、氦之外的元素，来源多样。恒星内部的核聚变、超新星爆发、宇宙线在星际空间撞击重原子核产生的碎裂，都是重要途径。山东团队此次测出的高精度能谱数据，为区分这些来源、厘清各类元素的生成机制，提供了关键的实验参照。

　　●从零起步，搭建全球AMS数据枢纽

　　2019年，许伟伟作出了一个让很多人不解的决定。

　　彼时，他已在麻省理工学院历任博士后、研究科学家，深度参与AMS核心数据分析，多篇论文发表于《物理评论快报》。但他选择回国，目的地不是北京、上海，而是济南。

　　“丁肇中教授向山东省提出建设全球AMS数据中心的构想，同步筹建山东高等技术研究院。”许伟伟说，“这是全球唯一的专属AMS研究平台，是可遇不可求的机会。”

　　2019年6月，31岁的许伟伟入职山东大学，参与山东高等技术研究院。彼时研究院刚刚起步，没有机房、没有算力，团队仅有许伟伟和一名助理研究员，一切从零开始。

　　2020年春，数据中心建设启动，许伟伟全程跟进机房设计、服务器部署、算法适配，五个月完成全部建设调试。从零搭建全球数据中心，难度远超想象。硬件上，AMS每秒产生海量数据，对存储和计算能力要求极高;软件上，探测器包含多个子探测器，硅微条轨迹探测器、飞行时间探测器、环形成像切伦科夫探测器、电磁量能器等，每层数据格式不同、标定参数不同，整合成标准化数据产品本身就是系统工程。在人才引育上，得到丁肇中教授的特别支持，来自瑞士日内瓦大学、莫斯科工程物理研究院、美国肯特大学、意大利格兰萨索实验室等国际一流研究机构的人才陆续加入团队。

　　如今，这里存储的数据突破2700亿条，是全球规模最大的AMS专用宇宙线数据中心。他介绍，全球AMS数据主要分三处布局，济南数据中心、欧洲核子中心的数据中心、美国备份库。济南数据中心承载全球绝大多数AMS仿真和离线数据分析，是整个合作组的“数据心脏”。

　　从两个人到一支团队，三年间，许伟伟搭建起近二十人的青年科研队伍，平均年龄不足35岁，绝大多数为“90后”。

　　“我们能持续领先，一是自2020年铁元素测量起持续深耕原子核数据分析，积累了相对成熟的算法体系;二是AMS数据中心庞大的数据存储和多维度探测信息，使我们能够直接实测原子核碎裂概率，这是其他实验依靠数值模拟难以做到的;再加上年轻团队思维活跃，敢于突破传统方法，自主创新了校正路径。”

　　●坐得住冷板凳，才看得见星空

　　基础物理研究，外人看来是仰望星空的浪漫，内里却是日复一日的枯燥重复。

　　六年，五种元素的测量，没有惊天动地的实验场面，只有海量代码运算、上百次参数调整、无数轮稳定性测试。

　　“很多工作高度重复，但每次重复都有目标，不断压缩误差，提升可靠度。”许伟伟说，“支撑我们的，是对粒子物理发自内心的兴趣。”

　　团队里的“90后”，有人刚毕业便扎根济南，数年专注原子核识别算法;有人常年和海量数据打交道，日复一日核对信号、剔除噪声。他们放弃热门应用领域，扎根冷门基础物理，耐住外界浮躁。

　　许伟伟很少讲大道理，更多是用行动带人。他对数据的要求近乎苛刻，每一个数据点都要做到“可追溯、可重复、可验证”，不仅自己能重复，还要全球任何团队按相同方法都能得到一致结果。

　　外界常问：基础研究短期内难以转化产业价值，长期投入意义何在?

　　许伟伟给出两层答案。

　　第一，纯粹科学价值。宇宙线研究120余年，仅该领域就诞生6次诺贝尔奖。山东团队产出的高精度宇宙元素能谱数据，为全球天体物理、恒星演化研究提供不可替代的实验基准，让中国在国际前沿物理领域拥有话语权。

　　2028年、2029年，山东高等技术研究院将连续主办国际宇宙线领域顶级学术会议，届时，全球顶尖科学家将齐聚济南，这正是国际学界对山东团队的最高认可。

　　第二，服务国家战略需求。团队依托AMS济南数据中心海量数据，自主研发空间辐射环境模型，为相关领域提供自主可控的数据支撑。

　　“科学无国界，但做科学的人有祖国。基础研究的投入，短期看不到产业回报，但长远来看，是一个国家科技竞争力的底层基石。”许伟伟说。

　　●升级在即，他们的征途尚未止步

　　2027年，AMS将完成升空以来最重要的一次升级。核心任务是在探测器顶部新增一层面积约8平方米的硅微条径迹探测器，由中国科学院高能所王建春研究员牵头、山东高研院团队协同完成研制。

　　新增探测器层大幅提升了AMS捕获宇宙线粒子的能力，数据接收度将提升至原来的300%。升级后一年采集的高能宇宙线数据，等同于此前三年总量。

　　从软件算法到硬件设备，山东高研院团队在AMS合作组中的角色持续深化。

　　新的任务已经明确。

　　许伟伟介绍，宇宙中近30种主要原子核中，目前已有21种完成高精度测量——包括原子序数1至20的轻、中质量元素，以及原子序数26的铁元素。下一步，团队将重点攻关原子序数21至25的5种元素，加上镍、锌，填补目前最关键的观测空白。升级后的海量数据，也将用于重新核验此前所有已测元素，让测量精度再上一个台阶。

　　一项正在开展的工作，是测算银河系宇宙线的“存活时长”，弄清宇宙线从产生到消亡，究竟能在星际空间存续多久。这串数字，是理解银河系气体分布、宇宙线加速和传播的关键线索。与此同时，团队还将持续完善自主空间辐射模型。

　　AMS的终极科学目标从未改变：寻找暗物质、搜寻原初反物质、破解宇宙线起源。山东高研院团队将全程参与这些重大观测。

　　丁肇中教授曾说，基础科学研究“多数服从少数，只有极少数人推翻固有认知，科学才能向前发展”。在AMS合作组，丁教授最常问的不是“结果对不对”，而是“你确定吗”——连续三遍。“他教会我们，在基础物理面前，没有权威，只有证据。”

　　年轻的山东高研院团队，正是这群信奉“证据至上”的少数人。

　　采访结束时，许伟伟匆忙收拾资料，赶往培训。一小时访谈，他极少谈及个人付出，所有成果归于团队、归于全球AMS合作组。

　　机房服务器持续低鸣。400公里之上，AMS仍在捕捉穿越星际的宇宙线原子核。元素诞生的谜题尚有无数空白——而许伟伟和这群中国青年科研人，正以极致耐心与硬核创新，在数据之海中持续“打捞”宇宙真相。

　　他们是追星星的人。星星，正在被他们一颗颗点亮。

　　“多数服从少数”的力量

　　这支团队有一种罕见的矛盾感：做的事足够震动学界，讲述的方式又过于平静。从零搭建、六年深耕、全球领跑，听上去像某个标准化的成功叙事。但基础研究的故事，从来不是这样讲的。

　　这是这个时代最奢侈的事业之一。资源巨大，回报漫长，成果无法直接转化为GDP。在一切都追求“可量化”的评价体系里，这群年轻人面临一个绕不开的问题：如何证明自己每天写代码、筛数据，真的有意义?

　　许伟伟说，做这些工作，最终是为了拓展人类对宇宙认知的边界。支撑大家走下去的，首先是对粒子物理发自内心的兴趣。

　　但整场采访中，他没渲染过“孤独”“艰难”这类词。更多时候，他在讲数据怎么筛选、误差怎么控制、算法怎么优化，具体、平实，没有一丝渲染。

　　他不渲染意义，只是埋头做。一个人如此，一个团队也是如此，有人数年专注原子核识别算法，有人日复一日核对信号、剔除噪声，有人在几十套筛选条件中反复推敲，只为了把误差再压一压。

　　意义，正是从这种日复一日的重复里生长出来的。它不长在论文标题里，不长在聚光灯下，而是长在每一次参数调整、每一轮稳定性测试、每一个被反复确认的信号中，长在那些外人看不见的坚持里。

　　这条从“跟跑”“并跑”到“领跑”的路，每一步都踩在别人看不见的地方。

　　丁肇中教授说过，基础科学研究“多数服从少数”。这意味着，科学史上每一次进步，都来自有人在所有人都觉得“差不多”的时候，仍然追问：“你确定吗?”

　　这群平均年龄不足35岁的年轻人，就是那些还在追问的人。他们谈论兴趣，谈论拓展人类认知的边界，但更多时候，他们把这两句话活在了日复一日的代码和数据里。